水文监测仪器(流速流量)
水文测量中的常用仪器及应用技巧
水文测量中的常用仪器及应用技巧近年来，随着气候变化对水资源的巨大影响，水文测量变得愈发重要。
水文测量是指对水体的流量、水位、水质等参数进行测量和监测，以获取相关数据用于水资源管理与保护。
在水文测量中，常用的仪器和应用技巧起着至关重要的作用。
一、流量计流量计是水文测量中最常见的仪器之一。
它主要用于测量河流、水渠和管道中的水流速和流量。
有各种不同类型的流量计可供选择，包括涡轮流量计、超声波流量计和压力差流量计等。
涡轮流量计利用流体通过旋转涡轮产生的动能来测量流量。
超声波流量计则利用超声波在不同介质中传播的速度差异来测量流量。
而压力差流量计则通过测量管道中的压力差来计算流速和流量。
在选择流量计时，我们应根据实际情况选择合适的类型，并使用正确的安装和校准方法以确保测量的准确性。
二、水位计水位计是测量水体水位的仪器。
它广泛应用于河流、湖泊和水库等水体的监测和管理中。
常见的水位计有气泡水位计、压力水位计和超声波水位计等。
气泡水位计是一种传统的测量工具，通过测量气泡在水中的高度差来计算水位。
压力水位计则通过测量水柱对传感器的压力作用来计算水位。
超声波水位计则通过测量超声波在水体中传播的时间差来计算水位。
合理选择水位计，并正确安装和维护，能够提高监测结果的准确性和可靠性。
三、水质分析仪水质分析仪是用于测量水体中各种化学物质含量和水质指标的仪器。
水质分析仪可以测量水体中的溶解氧、氨氮、总氮、总磷、pH值等参数。
它可分为便携式和固定式两种。
便携式水质分析仪通常由多个传感器组成，可方便地进行野外水质监测。
固定式水质分析仪则通常安装在实验室或定点监测站点，用于长期水质监测。
使用水质分析仪进行水质监测时，我们需要注意正确取样和样品处理的方法，以确保获得准确和可重复的结果。
四、数据记录器数据记录器在水文测量中起着重要的作用。
它用于记录各种仪器测量得到的水文数据，并将其存储在内部的存储设备中。
数据记录器能够追踪和记录各种参数，如温度、湿度、流量和水位等。
水文监测中ADCP流量测验与误差控制举措
Hydraulic Technology360《华东科技》水文监测中ADCP 流量测验与误差控制举措姚春捷（南京水利水文自动化研究所，江苏 南京 210012）摘要：声学多普勒流速剖面仪英文简称ADCP。
由于在实际应用过程当中所具有的一系列优势，被人们广泛的应用在有关于和流量监测的工作当中。
在应用的时候只要注意相应的方式方法就能使测量结果的准确性得到强有力的保障，同时还能够在一定程度上降低相关工作人员的工作量。
由于这些优点的存在，该仪器受到了人们的广泛欢迎。
然而在该仪器实际应用的过程当中，由于各种因素的影响其结果的准确性不易受到保障。
因此工作人员在使用该项仪器的过程当中，需要结合河流的实际情况采取一系列科学合理的方式方法进一步加大对误差的控制力度。
本文对水文监测中ADCP 流量测验与误差的控制进行了全方位的分析，希望通过本文可以为相关工作提供一些参考。
关键词：水文监测；ADCP；流量测验；误差控制在水流监测相关工作正式进行的过程当中，为了对水资源进行更有效的保护，人们为其设立了多项内容。
在这些诸多的内容当中，流量测验活动是非常重要的一个环节。
通过流量测验相关工作的顺利进行，可以使得相关部门得到该条河流中水位和流量之间的密切关系，并且按照水位的实际情况判定该条河流的流量情况。
随着我国科学技术的不断向前发展，为了使得流量监测相关工作进行得更加顺利，人们为其研发了各种设备辅助该项工作的进行。
在诸多的仪器设备当中，ADCP 由于在实际应用中所具有的一系列优势逐渐在流量监测工作中取得了愈加广泛的应用。
通过ADCP 的合理利用，可以使得流量监测的自动化水平得到实质性的提升。
然而如果在应用ADCP 的过程当中，由于各种因素的干扰使其受到了流沙河床磁场等影响，其结果的准确性很难得到有效的保障。
因此，现场工作人员需要采取一系列科学合理的方式方法对其产生的误差进行严格的控制工作。
1 ADCP 流量测验基本原理及方法 1.1 ADCP 流量测验基本原理 ADCP 通过向水体发射一个（一对或一组）声脉冲，这些声脉冲碰到水体中悬浮的且随水体运动的颗粒后产生反射波，发射声波的频率和回波的频率会产生频率的改变，其频率差为： 2d V F F C 在ADCP 实际应用的过程当中，每一个换能器轴线都可以表将其表现为一个声速坐标，而三个换能器轴线就可以形成一组空间声速坐标。
LS1206B型便携式流速流量仪技术资料以及说明书
一、仪器简介LS1206B型便携式流速流量仪供测定流水中预定测点的时均流速。
本仪器造型轻巧，结构紧密，携带方便，适用于河流、管道、排灌渠道、水利调查和径流实验等。
二、技术指标1．旋桨回转直径：Φ70mm2．旋桨水力螺距：H=120mm3．仪器起转速：V0≤0.05m/s4．仪器测速范围：0.05～8m/s5．仪器工作水深：0.1～1.6m （测杆） 0.1~20m (铅鱼）6．检定精度：公式均方差m≤±1.5% V<0.2m/s时，相对误差δ≤±5%7．讯号频率：每转一个讯号8．使用环境水温：0～40℃9．连续工作时数：10h10．显示：汉字液晶显示，4行32位11．工作电源：7.2V\4200mAh,可充电12.耐腐性强、可靠性高，安全性符合国标要求。
三、仪器结构感应部件：三叶螺旋桨，用于感受水流速度传讯机构：旋桨转数转为电脉冲讯号，供计数用尾翼：平面翼舵用于明渠测流时仪器水平定向测杆：用预测水深，测杆顶端装有汛号转换插座四、工作原理当水流作用到仪器感应元件旋桨时，旋桨即产生回转运动。
水流速度快慢变化，旋桨转速也随着快慢变化，它们之间存在一定的函数关系。
此关系通过流速仪检定水槽实验确定。
五、配置1、LS1206B 通用水文测算仪1台2、旋浆流速仪传感器 1台4、尾翼部件 1个5、信号线1根6、扳手（27mm） 1只7、大小起子各1只8、鉴定证书1份9、说明书 1份LS1206B型便携式流速仪使用说明书前言须知：感谢您选用本公司LS1206B型便携式流速仪。
在使用仪器前请您详细阅读本说明书，从中可以获得有关仪器性能、使用方法以及维护等方面的信息，这会有助于您更好的使用该仪器。
一、仪器简介LS1206B型便携式流速流量仪（简称便携式流速仪）是专门为水文站、厂矿、环保监测站、农田排灌、水文地质调查等部门在野外进行明渠流速流量测量而研制的。
便携式流速仪主要由旋桨式流速传感器(或其它型号的旋杯旋桨流速仪)、LS1206B型流速测算仪、0.4m×4Ф16测杆组成。
ADCP流速及流量测量原理
随着海洋资源的开发利用，ADCP 在海洋工程、海洋观测和海洋能 源等领域的应用前景广阔。
环保监测
利用ADCP对水流、水温和水质等 进行实时监测，为环保部门提供准 确的数据支持。
农业灌溉
在农业灌溉领域，ADCP可用于测 量灌溉水的流量和流速，优化灌溉 方案，提高水资源利用效率。
未来展望
跨界融合
声学多普勒流速仪（ADCP）工作原理
ADCP主要由换能器、电子设 备、和数据存储器等组成。
换能器负责发射和接收声波 信号，电子设备处理接收到 的声波信号，数据存储器用
于存储测量数据。
ADCP通过向水体中发射声波 并接收反射或散射回来的声波 信号，利用多普勒效应计算出
流速。
流速测量的影响因素
悬浮颗粒浓度
声波发射
声波接收
流速计算
流量计算
利用声学多普勒效应，通 过测量声波在流体中传播 时因流体流速引起的频率 变化来推算流体的流速和 流量。
ADCP向流体中发射声波， 声波遇到流体中的颗粒或 障碍物后发生散射。
ADCP接收散射回来的声波 ，并分析声波频率的变化 。
根据声波频率的变化，结 合声波传播速度和流体物 理性质，计算出流体的流 速。
河流流速及流量测量
河流流速测量
ADCP通过向河水中发射声波，利用声波在水中的传播速度差异，测量水流的垂 直和水平方向速度分量，从而得到河流的实时流速。
河流流量测量
基于流速和断面面积，ADCP通过测量河流的断面面积，结合流速数据，计算河 流的流量。
海洋流速及流量测量
海洋流速测量
在海洋环境中，ADCP通过向海水发 射声波，利用声波在水中的传播速度 差异，测量海水的流速。
ADCP流速及流量测量原 理
水文测验的基本知识
1、流速仪测速原理
结构：旋转器、尾翼、附属机件
ห้องสมุดไป่ตู้
测速原理：利用水流冲击流速仪的旋杯
或旋桨，同时带动转轴转动，在装有信
号的电路上发出讯号。
流速愈大，转轴转得愈快。
流速与转速的关系式
N a b T
式中： v——水流速度，m/s； N——旋转器在T秒内的总转数； T——测速历时（不少于100s），s； a,b——常数，可通过对仪器的检定求得。
二、流量测验
流量：单位时间内通过江河某一横断面的水
量，以m3/s计。
流量＝断面平均流速×过水断面面积，即
Q vA
近似法推求流量
将过水断面用垂线分成若干部分，先求出 通过各部分面积上的流量qi（qi＝vifi），然 后求得全断面的流量 Q qi 流量测验工作包括：
断面测量 流速测定
一、水文年鉴
二、区域性水文分析成果
一、水文年鉴
水文年鉴按流域、干支流、上下游共分10卷 74册。
水文年鉴的主要内容有：测站分布图，水 文站基本情况，各测站的水位、流量、泥 沙、水温、水化学、冰凌、地下水、降水、 蒸发等资料。
二、区域性水文分析成果
《水文手册》
《水文图集》
《暴雨洪水图集》或《暴雨洪水查算手
流量计算
（一）断面测量
起点距D
布置测深垂线
测水深和起点距
(a) 横断面
A 基 L 线 C B 测 船 (b) 平面
测深杆
起点距的测量方法 1、断面索观读法： 这种方法适合于河宽较 小、水上交通不多、有条件架设断面索的 河道测站，精度较高。 2、测角交会法：在没有架设断面索的测站上， 可用经纬仪、平板仪或六分仪平面测角交 会法测定起点距。
FlowTracker 手持式ADV流速流量测量仪
FlowTracker 手持式ADV流速流量测量仪FlowTracker 手持式ADV流速流量测量仪可测到实验室精度的实时流速或断面流量数据。
而且此款流速流量测量仪只需轻按数键，即可测到流量数据，是日常流量检测、环境监测和水文应用的最佳测量工具。
FlowTracker 手持式ADV流速流量测量仪的简介：FlowTracker具有无可比拟的低流速和浅水测量功能，使传统机械流速仪望尘莫及;可测最小流速为0.1厘米/秒、最浅为2厘米的小溪。
基于国际上常用、可选的流量测量方法(包括ISO和USGS标准)和计算程序，在测得所需数据后，只需轻按一个键，即可自动计算出流量。
使用标配的FlowTracker软件，能够快速下载和报告数据，并支持包括中文在内的多国语言。
FlowTracker手持式ADV特别为野外测量设计，仪器配套包括能很容易安装在测杆上的手持式操作便携式ADV探头。
新增内置的SmartQC智能质量控制监测功能，每测量一个数据即可判定该数据的可靠和准确程度，对超过设定的限值会给予警告和提示。
FlowTracker坚固的结构能够抵御恶劣气候，背光显示功能便于在昏暗的环境中读取数据。
使用非散失性内存，当电池能量耗尽时，不会遗失或破坏数据。
仪器本身无需率定和校准。
FlowTracker 手持式ADV流速流量测量仪的应用：天然溪流/ 浅宽河道/ 灌溉渠道/ 堰板/堰槽/ 人工渠道/ 污水排放口/ 沼泽/ 湿地/ 矿道FlowTracker 手持式ADV流速流量测量仪的特点：可测水深浅至0.02米可测流速最高达4.5米/秒可测流速最低至0.001米/秒(无与伦比的低流速测量性能)实验室精度的多普勒点流速仪可选的自动流量计算国际标准，包括ISO和USGS标准等记录每次测量中变化的水位、额定流量可随时安装在测杆上，方便测量轻巧、坚固、防水液晶屏实时显示流速和流量智能自动质量控制，获得精确数据二维或三维流速测量使用非散失性内存，电池能量耗尽时，不会遗失或破坏数据内置温度传感器无需校准FlowTracker 手持式ADV流速流量测量仪的技术参数流速测量范围：0.001至4.5米/秒分辨率：0.0001米/秒准确度：实测流速之±1%，±0.0025米/秒环境工作温度：-20℃至50℃存储温度：-20℃至50℃电源8节5号电池(碱性电池、镍氢电池或镍铬电池)电池寿命：可连续工作25小时(碱性电池) 物理参数重量：1.8公斤探头宽度：13厘米标准配置带2米电缆的二维侧视式点流速探头(可测最小深度为0.02米)手持式仪器，配有液晶屏可实时显示流速自动流量计算方法，包括基于ISO/USGS标准的部分中间法、部分平均法流速测量方法：一点法、二点法、三点法、Kreps法、五点法和多点法内存：可记录64次流量测量或存储150,000多个独立的流速样本数据文件：高达20组，包括测验时的水位、额定流量、时间标记和用户注释QA/QC：自动数据回顾，流量不确定计算RS232通讯协议，测量结果可上传至计算机生成报表FlowTracker中文软件：波束检验、数据存取、可视数据和用户自定义报告兼容FlowPack流量处理软件内置温度传感器，分辨率为0.1℃耐固防水仪器携带箱可选配置二维/三维侧视式ADV探头三维俯式ADV探头5米电缆1.2米顶置式智能定位和水深测杆2.4米或5米深度测杆。
水文监测设备有哪些
目前在科研、工程设计领域常用的水文观测数据包括水体的流速流向、波高，温度、盐度、密度，悬浮颗粒浓度等。
对于流速和波高等水动力因素，虽然目前各种大牛们都声称自己的数模计算多么准确，但所谓"谁做谁知道"，真正靠谱的还是利用现场实测数据统计分析后得出的结果，尤其是牵涉工程风险评估的项目，数模计算结果仅仅能作为一种参考。
而盐度、密度、颗粒物及营养物质浓度等数据都可以在实验室通过仪器测得，但是样品在保存运输过程中，难免会发生变化，检测过程中的系统误差和人为误差就更不必说了。
下面，我们就讲一讲常用的位水文观测设备。
观测设备，无非就是集成一大堆各式传感器，实现对研究人员感兴趣数据的现场实时记录，以备室内分析使用。
但是希望大家知道，所有的传感器，"声、光、电、热、磁"——不管原理是什么，其精度和线性区间都是固定的，也就是说，这些仪器设备都存在一个适用环境和测量范围，如果对传感器原理不熟悉，或者目标环境条件不明，就有可能发生选型不当、作业方式不正确等"杯具"，那观测结果可想而知。
用于水文测验的仪器设备主要包括巡测车、测量船，水位、雨量自记设备，流量泥沙测验设备。
巡测车巡测车配备了较齐全的水文测验设备，有常用测量仪器、救生衣、涉水测验服装、安装工具、ADCP等。
测船测船的大小根据测站的水流特性配置，船长约4～6m，宽约2～3m，船体材质为不锈钢、玻璃钢、铝合金、橡胶等，通常安装有两个汽油发动机，功率约为200HP。
船上无抛锚设备，配备的主要仪器设备有：易装卸的ADCP安装支架、差分GPS、激光测距仪、红外水温测量仪、小型电动水文绞车、救生衣等。
水位观测设备水位观测的仪器设备主要有气泡式、压力式、浮子式、非接触式雷达水位计等，用得较多的是压力式。
用于检校水位自记仪测量误差的设备主要有悬垂式水尺，除此之外也有一般的直立式，还有为便于洪峰过后洪痕测量的洪峰水尺。
流速仪流量测验误差的产生原因及解决方法
流速仪流量测验误差的产生原因及解决方法摘要：目前，我国绝大多数水文站使用流速面积法计算流量，主要应用的是悬索缆道悬挂流速仪测流，在测流过程中，由于诸多因素影响会产生误差从而影响流量精度，又由于流速仪在测流中误差的普遍存在性，笔者根据多年在基层水文站测流经验,简要分析流速仪法流量测验误差来源与解决办法。
关键词：流速仪；缆道流量测验；误差；解决方法Abstract: At present, our country most hydrological station using velocity area method for calculating flow, suspension cable suspension flow meter flow measurement is mainly used in measuring the flow, process, because many factors will influence the flow accuracy error, because the velocity instrument in the flow measurement errors of the universal existence, according to for many years in the basic hydrological station flow experience, a brief analysis of the flow meter flow test error source and the solution.Key words: current meter; cableway flow test; error; solutions流量资料是水文资料的重要组成部分，流量资料在流域水利规划、水利工程设计及防汛抗旱、水资源保护有着广泛的应用。
流量测验是很重要的一个水文测验项目，很多水文站都用悬索缆道进行流量测验，流速仪在测流中的误差是普遍存在的，分析其误差来源及其解决办法很有必要性。
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电磁式点流速仪
利用电磁感应原理测量点流速。这类仪器在水 中产生一个人工磁场，水流流过此磁场，相当于 电导体切割磁力线，将在水流两侧产生感应电动 势。测量此电动势后可以计算出水流的平均流速。 特点：
——磁场只产生在仪器附近，测得的流速被 认为是 仪器所在处的点流速。
——仪器没有可动部件，不受水中杂质影响。 ——水的电导会影响测速准确性。
多普勒点流速 国外产品技术性能：
仪性能
A．测速范围：±0.3、±1、±3、 ±7m/s。
B．测速准确度：±0.5%左右。
国内有过这类产品，其性能 C．测量点与发射换能器距离：5、
如下：
10、15cm。
A．测速范围：0.01~5m/s， D．使用最小水深：2cm（用于只 只测平行于仪器轴线方向的 测单向流速）、6cm和12cm
水位~流量关系法《水工建筑物与堰槽测流规范》 （原水工建筑物测流规范、堰槽测流规范、比降－
面积法测流规范）
示踪剂法（国内基本不应用）
容积法（可用于潮汐影响河段）
示踪剂法简介
示踪剂法也被称为稀释法。其原理是： 将某种物质（示踪剂）连续均匀、或一次性将一定 量的示踪剂突然注入水流中，在水流下游测量水中 该示踪剂的含量，或测量该示踪剂含量的变化过程。 从而推算流量。 应用方法：一次投入法、连续投入法。 应用的示踪剂：放射性示踪剂－测量放射性射线、粒子
化学示踪剂－氯化钠、碘、锂、锰盐 荧光示踪剂－
流速面积法测量流量
按测量流速的方法和仪器的不同， 可以分为：
1。测量点流速的流速面积法。 使用各种点流速仪
2。测量剖面流速的流速面积法。 使用剖面流速仪，主要是声学流速仪。
3。测量表面流速的流速面积法。 使用电波流速仪、浮标。
测量点流速的流速仪
转子式流速仪——应用最普遍，也是最准确的流速 仪。仪器使用旋桨、旋杯式转子感应流速，测量转 子的转速，计算水流速度。
号发生功能；
适应范围：各种转子式流速仪 ；
(8) 流量报表Email传输功 适应信号：交流音频信号或直流
能；
信号；
显示参数：当前流速仪K值、历时 T、信号数N、流速V；
转子式流速仪等水下水文仪器的 信号传输方式
有线传输 “无线”传输 无线电波传输
水深测量仪器设备
测深测具－测深杆和测深锤（测绳） 测深铅鱼－ 回声测深仪－手持式超声波超深仪
特点： ——这类仪器没有可动部件，可以长期安装在水 中，自动测记点流速。 ——可以测出流速的方向。 ——可以测出垂直于断面的流速分量。
I1发射的频率为f0的辐射波经两 次 多 普 勒 频 移 后 被 I2 所 接 收 。 I2 接 收到的反射波的频率为f，则多普勒
频移fD为
fDБайду номын сангаас
f
f0
f0
V C
cos1
某国外电磁流速仪技术指标
流速范围： 0.000～2.5m/s
• 测流历时： 2,5,10,15,20,30,40,60s • 精 度： 1% • 零 飘：± 2.0mm/s • 输 出： RS 232 C
• 环境温度：－ 5℃～+60℃
• 探头材料：环氧树脂 • 重 量： 0.5kg
流速流量测量设备
水文测船
水文缆道
水文巡测车
水文测桥
涉水测流
缆道测流系统 主要技术指标
性能
．系统的主要功能：
1 绞车控制： 1）驱动电机：三相交流电机 2）行车速度：0～2m/s
(1) 自动半自动测流； 3） 限位控制：河底信号停车控
(2) 手动测流功能；
制， 测点定位自动停车控制。
船用超声波测深仪 缆道超声波测深仪 多波束超声测深系统
测量剖面流速的流速仪及流量测量
测量剖面流速的仪器： 一。声学多普勒流速剖面仪（ADCP、 ADP、
cos2
式中：C——辐射波的传播速度
θ1θ2——分别为V和I1A、I2A连
接线的夹角
仪器固定后，C、θ1θ2、f0均为
常数，于是可得
V C / f0 cos1 cos2 fD KfD
应用多普勒原理 测速示意图
由此可知，流速V与fD呈线性关 系。这是反射式多普勒测速的基本 公式。实际使用时，将水中的悬浮 物或小气泡作为反射体，测得其运 动速度，也就认为测得了流速。
声学点流速仪——应用声学多普勒原理测量仪器所 在点的水流速度。
电磁点流速仪——应用电磁测速原理测量点流速 电波流速仪——应用电磁波的多普勒测速原理测量
水面点流速 光学流速仪——由望远镜和旋转镜头为主要组成的
测量水面高流速的一种频闪装置。 激光流速仪——应用光学多普勒原理测量点流速
常用的转子式流速仪
(3) (4)
人工录入数据功能； 2 测次流量报表计算功能；
缆道测距 光电增量编码传感器 1） 起点距测验（带缆道弧度修 正）
(5)断面流速分布图生成 计数显示、分辨力：0.1m
(6) 断面测量动态跟踪示图 2） 缆道测深（入水深）
功能；
计数显示、分辨力：0.01m
(7)缆道泥沙采样器控制信 3。 水文流速测算
流速。
E．声波频率：>5MHZ。
B．流速测量精度：均方差 F．工作环境：-5~45℃ 。
≤1.5%。
G．数据贮存：固态存贮六个月
C．最小适用水深：≥2cm。 以上（10分钟一次）。
D．电源：6V或12V。
H．数据通信：RS232、RS422。
E．工作温度：0~45º
I．电源：8~18VDC，220VAC。
流速流量监测仪器
——流速测量仪器设备 ——流量测量仪器设备
流速仪器分类
测量点流速的流速仪 测量剖面流速的流速仪
－转子式流速仪
－声学多普勒剖面流速仪
－声学点流速仪
－声学时差法流速仪
－电波流速仪
－扫描式电波流速仪
－电磁点流速仪
－电磁流速仪
－光学流速仪（激光流速 仪）
按流量测量方法的原理分类
流速面积法（河流流量测验规范、声学多普勒流量 测验规范、水文测船测验规范、水文缆道测验规范、 动船法测流）
LS25－1型旋桨式流速仪 LS25－3型旋桨式流速仪 LS20型旋桨式流速仪 LS1206型旋桨式流速仪 LS68型旋杯式流速仪 LS78型旋杯式低流速仪 LS45型旋杯式浅水低流速仪
声学点流速仪
利用多普勒原理测量点流速。仪器的传感器发 射超声波，接收仪器前方或下方一固定点处的反 射波，测出其多普勒频移，计算流速。